二连盆地吉尔嘎朗图凹陷南部基底花岗岩形成演化及其大地构造背景研究

二连盆地是中国北方重要的油气基地、煤炭基地和铀矿床富集区。基底花岗岩是盆地重要的含铀岩系沉积物源和铀源,以及重要的油气储层。然而,至今对二连盆地基底花岗岩的形成年代、成岩后剥蚀抬升历史及其与盆地构造演化关系的认识仍然比较薄弱。本文以吉尔嘎朗图凹陷南部地区钻井揭露的基底花岗岩为研究对象,通过锆石U-Pb年龄分析、锆石和磷灰石裂变径迹年龄分析,结合盆地地层和构造演化历史,对吉尔嘎朗图凹陷南部基底花岗岩的形成和演化进行了系统研究。研究结果表明,凹陷南部地区基底花岗岩成岩时代为早侏罗世(约175 Ma),成岩后经历了晚侏罗世((154±7) Ma、(146±7) Ma)和早白垩世中晚期((114±8) Ma)两期冷却事件。本文认为早侏罗世花岗岩的形成与蒙古—鄂霍茨克洋板块南向俯冲有关,成岩后的两期冷却事件记录了二连盆地经历的两期挤压构造作用,其中晚侏罗世冷却事件可能与蒙古—鄂霍茨克洋的关闭有关,早白垩世中晚期的冷却事件可能与亚洲大陆东缘发生的陆-陆碰撞事件有关。

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷低煤阶煤层气勘探

二连盆地群低煤阶煤层气资源丰富但勘探程度相对较低,煤层气富集和主控因素认识不足,制约了开发实践。以吉尔嘎朗图凹陷为重点,对二连盆地群的构造、沉积、水文、物性和含气量分布进行精细解剖,总结了煤层气富集成藏规律。二连盆地群具有断陷小湖盆和残留盆地的特点,分割性强。煤系主要发育中、下侏罗统阿拉坦合力群及下白垩统巴彦花群赛汉塔拉组两套含煤建造,以辫状河三角洲相为主,煤层层数多且与砂泥岩叠置发育,煤层倾角平缓。针对研究区"浅部低煤阶、平缓厚煤层、多层砂煤组"的特点,建立了符合吉尔嘎朗图"斜坡区正向构造带富集模式",提出在煤层气勘探中应注意优选埋深适中、相对高渗、高含气量的"甜点区",并需要规避断层,在向斜两翼、背斜和单斜地层中寻找高产区。优选部署的吉煤4井在埋深430~470 m煤层段获得大于2 000 m^3/d的产气量,证实中国低含气量、厚煤层的褐煤区煤层气可以获得高产工业气流,有助于推进低煤阶煤层气资源的勘探进程。

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷下白垩统赛汉塔拉组层序地层及聚煤特征

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷是一个陆相断陷聚煤盆地,下白垩统赛汉塔拉组是其主要含煤地层,作者利用岩心、钻孔资料对其岩相类型、沉积相、层序地层及聚煤作用特征进行研究。(1)赛汉塔拉组主要由砂砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、碳质泥岩及厚层褐煤组成,发育扇三角洲平原相、扇三角洲前缘相、辫状河三角洲平原相、辫状河三角洲前缘相、滨浅湖相,分别属于扇三角洲沉积体系、辫状河三角洲沉积体系和湖泊沉积体系。(2)识别出2种层序界面:不整合面和下切谷冲刷面,将赛汉塔拉组划分为2个三级层序。从层序Ⅰ到层序Ⅱ,煤层厚度逐渐增大,聚煤作用逐渐增强。(3)在滨浅湖环境下厚煤层主要形成于湖侵体系域早期,在扇/辫状河三角洲环境下厚煤层主要形成于湖侵体系域晚期,煤层厚度在凹陷中部最大,向西北和东南方向均变小。聚煤作用明显受基底沉降作用影响,可容空间增加速率与泥炭堆积速率相平衡,从而形成了区内巨厚煤层。

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷煤层气储层特征及勘探潜力

通过分析二连盆地吉尔嘎朗图凹陷煤层的煤厚分布、煤岩煤质、孔隙、等温吸附等特征,并从生气条件和保存条件方面分析其勘探潜力。结果表明,吉尔嘎朗图凹陷煤层厚度10~394 m,显微煤岩组分以腐植组为主(体积分数为80.5%~96.7%),为低煤级褐煤;煤层Langmuir体积为3.55~10.88 m^3/t,平均7.29 m^3/t;煤孔隙结构以微孔和小孔为主,孔隙形态多为开放型的圆筒孔或平板孔,这类孔隙结构对煤层气的吸附能力强,煤层气含量为0.97~3.83 m^3/t,平均2.08 m^3/t。综合以上分析认为,研究区东南部为下一步煤层气勘探目标区,其优势特征为:煤层离正断层较远,煤层气不易散失;煤层顶板岩性以泥岩和粉砂质泥岩为主,有利于煤层气的保存、次生生物气的补给。

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷岩性油藏勘探

近几年来二连盆地岩性油藏勘探在不同类型凹陷中连续获得重大突破,吉尔嘎朗图凹陷是老油区下洼开展岩性油藏勘探成功的典范。文中简要介绍了该凹陷岩性油藏勘探、研究思路和突破历程。在层序地层学、坡折带发育特征研究基础上,总结了形成岩性油藏的圈闭类型和油气富集特征。采用JASON、ISIS等储层反演软件精细预测、落实各种类型的圈闭,通过勘探实践发现了一个优质储量区块,进一步明确了该凹陷今后的勘探方向。

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷低煤阶煤层生物产气影响因素

研究低煤阶煤层生物产气的影响因素对于寻找该类煤层生物气富集有利区及指导微生物增产技术都具有重要的意义。为此,选择二连盆地吉尔嘎朗图凹陷褐煤煤样,在不同温度、酸碱度(p H值)、氧化还原电位(Eh值)以及添加不同浓度微量元素等条件下进行了煤的生物气化模拟实验,进而探讨各种因素对微生物产气的影响、确定最佳的微生物产气条件。研究结果表明:(1)在模拟实验条件下,煤的产气量随着温度、p H值、微量元素浓度等参数值的增大或者Eh值的减小而表现出先增大后减小的规律;(2)温度介于30~35℃、pH值介于7.0~7.5、Eh值为-225 m V时,产甲烷菌代谢最活跃,最有利于生物气的生成,添加合适浓度的微量元素(Fe^(2+)、Ni^(2+))能促进微生物产气。结论认为:(1)二连盆地吉尔嘎朗图凹陷埋深介于300~600 m、弱径流的水动力条件与厌氧环境构成了生物气生成的有利条件;(2)添加合适的微量元素可作为微生物增产的有效手段。

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷非构造油气藏勘探

吉尔嘎朗图凹陷是二连盆地勘探程度较高的凹陷,剩余资源量较高,勘探潜力较大。综合评价认为,沿主力生油洼槽的宝饶内带勘探潜力巨大,是该凹陷寻找非构造油气藏的主攻方向。以层序地层学理论为指导,深化地质认识,加强了沉积、储集层预测等各方面的研究力度,精细评价、精细井位标定,突破了该带的勘探,发现了千万吨级的整装规模储量,勘探工作取得重大突破。对今后继续开展非构造油气藏的勘探具有积极的指导意义。

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷稠油成因

吉尔嘎朗图凹陷位于二连盆地乌尼特坳陷西南端，为一北东走向，北断南超型凹陷，是早期沉陷、后期抬升的单旋回断陷。断陷内存在两种成因稠油：原生稠油和次生生物降解稠油。它们的形成机理和地质地化特征不同。原油的地化分析表明，吉尔嘎朗图凹陷西南斜坡区稠油藏是轻度－中度降解的低熟稠油。

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷油砂资源潜力评价

21世纪以来,对油砂资源的研究和开发,世界各地均在加速进行,其占全球烃类能源的比重也在不断增大(胡见义等,1994;单玄龙等,2007),其中以西加拿大沉积盆地最为著名,具有多个商业开采的油砂矿藏(Ardine,1974;Cavallaro,2008)。目前,我国正在逐步完善油砂石油工业体系。

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷油藏控制因素分析

吉尔嘎朗图凹陷是二连盆地油气勘探的老凹陷之一,经过20年的勘探,取得了丰硕成果。本文通过对凹陷内油藏控制因素的分析和探讨,深入剖析了凹陷的成藏规律,为油气勘探工作指出了勘探远景领域及陆相油气勘探由易到难、由构造到隐蔽的典型勘探模式,为陆相盆地油气勘探工作提供参考意义。

吉尔嘎朗图凹陷宝饶断层的构造特征及其控油作用

宝饶构造带位于二连盆地吉尔嘎朗图凹陷中部,是凹陷的主力含油构造带。宝饶断层是控制该构造带油气纵、横向分布的决定性因素。地震剖面追踪解释显示,宝饶断层顺走向断面形态由平面式到铲状最后到坡坪式变化,上盘在反向调节断层作用下形成铲式扇正断层连锁系统,下盘在地层掀斜作用下形成一个大型鼻状构造。该断层形成于腾一段沉积早期,主要活动期为腾一段、腾二段沉积期,赛汉塔拉组沉积以后,由于区域挤压发生了正反转,第三系沉积早期,再次活动,多期的活动造成了宝饶断层断面形态的多样性。宝饶断层控制了宝饶构造带的油气运移与聚集,断层活动期与油气运移期的匹配是其控油的前提,断层两盘岩性配置关系是其控油的基础,断面所受的应力状态是其控油的关键因素。

吉尔嘎朗图凹陷宝饶洼槽腾格尔组层序地层研究

运用高分辨率层序地层学原理和方法,综合利用岩心和测井资料建立起吉尔嘎朗图凹陷宝饶洼槽腾格尔组基准面旋回的地层响应模型,通过对钻、测井资料和三维地震资料的综合分析,在腾格尔组识别出3个长期基准面旋回(三级层序)LSC1、LSC2和LSC3,建立了腾格尔组高分辨率等时地层格架。在等时地层格架内,研究基准面旋回与砂体发育规律的内在联系。

吉尔嘎朗图凹陷宝饶洼槽腾格尔组层序地层研究

运用高分辨率层序地层学原理和方法并综合利用岩心和测井资料建立起吉尔嘎朗图凹陷宝饶洼槽腾格尔组基准面旋回的地层响应模型，通过对钻井、测井资料和三维地震资料的综合分析，在腾格尔组识别出3个长期基准面旋回(三级层序)LSC1、LSC2和LSC3，建立了腾格尔组高分辨率等时地层格架。在等时地层格架内研究基准面旋回与砂体发育规律的内在联系。

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷低煤阶煤层气富集模式

二连盆地为我国典型低煤阶褐煤分布区,煤层气资源丰富,但煤层气富集成藏机制认识不足制约了该区低煤阶煤层气的勘探开发。为此以二连盆地吉尔嘎朗图凹陷低煤阶煤层气为研究对象,从煤层分布、含气性、煤层气成因、生物成因气模拟实验、保存条件等方面研究了该区煤层气富集的主控因素,并指出了下一步的勘探方向。研究结果表明:(1)浅水湖盆聚煤环境下,凹陷中部—缓坡带厚煤层发育,厚煤层弥补了含气量的不足;(2)含煤段堆积过程中,浅水湖泊周期性出现使得煤层上覆泥岩周期性发育,盖层条件有利;(3)凹陷中部—缓坡带位于地下水承压区,水动力侧向封堵有利于煤层气富集;(4)研究区煤层气为生物成因,原位条件下煤样产气0.25 m L/g,现今仍有生物气生成。结论认为:(1)厚煤层发育区、具备生物气生成以及良好的封盖条件并处于水动力承压区为吉尔嘎朗图凹陷煤层气富集成藏的关键;(2)吉尔嘎朗图凹陷煤层气富集模式为生物气+承压水封堵煤层气富集,中部—缓坡带L12—S88井区为下一步煤层气建产的有利区。

吉尔嘎朗图凹陷下白垩统断裂特征分析

吉尔嘎朗图凹陷具有典型的断裂控制的箕状凹陷特征,吉东地区断裂十分发育,分布一系列NE、NNE向正断层,断裂都具有同生断层特点,主要活动期为晚侏罗世及早白垩世。NE向主干断裂控制了该区的构造与沉积格局,并将该区由北向南依次划分为宝丰构造带、洼槽带以及巴德构造带,在这些断裂的控制下,洼槽带成为该区的沉积中心;其它断裂为主干断裂的派生或调整断层,断层的相互切割使各构造单元内部进一步复杂化,形成大小不等的断块构造与断块圈闭。断块圈闭形成期与油气生成及运移期匹配,靠近洼槽的断块圈闭更有利于油气聚集。

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷煤层气成因类型及勘探方向

低煤阶煤层气地球化学特征及成因判识是勘探选区重要基础。通过解剖煤层气井气、水组成及其碳、氢同位素特征,探讨了二连盆地吉尔嘎朗图凹陷煤层气成因。结果表明:煤层气组分中甲烷占93.41%,重烃及二氧化碳含量低,为典型干气;甲烷碳同位素(δ^(13)C)值介于-62.5‰～-60.1‰之间、氢同位素(δD)值介于-275.1‰～-270.2‰之间、二氧化碳碳的同位素(δ^(13)C)值介于5.1‰～6.2‰之间,反映其为生物成因气。煤层水来源于大气降水,呈弱碱性、较低矿化度。煤层气井气、水氢同位素特征表明研究区97%左右生物成因气形成于二氧化碳还原机制。生物气藏是吉尔嘎朗图凹陷重要煤层气勘探方向,适宜地下水环境是勘探选区关键因素。

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷剥蚀量恢复及其对油气藏的影响

吉尔嘎朗图凹陷是二连盆地重要的产油基地之一,早白垩世腾格尔组和赛罕塔拉组沉积末期经历了两次强烈的抬升剥蚀,沉积地层剥蚀量的恢复对油气成藏评价有重要意义。文章基于钻井泥岩声波时差和镜质组反射率数据对二连盆地吉尔嘎朗图凹陷腾格尔组和赛罕塔拉组的剥蚀量进行了计算,恢复了其原始沉积厚度及埋藏过程。研究结果表明:研究区腾格尔组和赛罕塔拉组沉积后受构造反转的控制都经历了不同程度的剥蚀,腾格尔组的剥蚀厚度约为243~1933m,赛罕塔拉组的剥蚀厚度约为95~290m。剥蚀量厚度展布明显受不同方向、不同尺度断层在构造反转期的差异活动性影响,靠近西北边界断层的罕尼构造带剥蚀量相对较大,向东南缓坡带逐渐减小。区内不同构造部位剥蚀量的差异对油气成藏有直接影响,断陷区及后期反转控制的大沉积、强烈剥蚀区,烃源岩层生烃时间长。而构造反转形成的与构造走向一致的隆升带的剥蚀卸压有利于促使油气沿NE断裂面发生垂向和侧向运移,并在断裂面两侧有利的圈闭位置成藏。

低煤阶厚煤层水平井方位及选层——以吉尔嘎朗图地区为例

为解决低煤阶厚煤层水平井钻井方位及层位优选难题,基于低阶煤应力敏感性机理和多斜交裂缝水平井产气模型,定量研究了水平应力差、裂缝对水平井方位的影响。通过弱面理论、断裂力学建立起煤层气井井壁稳定计算模型,提出针对厚煤层的测(录)井-脆性指数综合选层方法。研究表明:(1)沁南煤岩压缩系数为0.038~0.077,鄂东煤岩压缩系数为0.025~0.074;低阶煤比高阶煤的压缩系数大,含水湿样比干样的压缩系数大;升压时的煤岩压缩系数比降压时大,裂缝样压缩系数降幅大于自然样;(2)水平应力差会导致渗透率各向异性,压缩系数和水平应力差是影响水平井方位的两个最重要因素,低煤阶水平应力差大于8 MPa或高煤阶水平应力差大于14 MPa后,最优方位近似平行于最小水平主应力方向。裂缝与井眼夹角大于60°后产气最优,缝宽大于3 mm后产气量对缝宽的敏感度明显降低;(3)面割理倾角小于25°时,沿面割理倾向的安全钻井液密度窗口最大,沿面割理走向的安全钻井液密度窗口最小;倾角大于25°后,沿面割理倾向的安全钻井液密度窗口仍最大,走向与倾向之间的安全钻井液密度窗口最小;(4)吉尔嘎朗图地区水平井优选方位为NE90°~114°,JM-X井生产实践表明该选层方法能有效指导厚煤层选层。

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷煤储层物性及煤层气资源有利区评价

以吉尔嘎朗图凹陷地区煤层气探井岩心和实验资料等为依据,探讨了吉尔嘎朗图凹陷地质构造演化特征,全面分析了凹陷煤岩与煤质、煤岩组成、煤层厚度、含气量及孔隙度等物性条件,确定凹陷在垂向上和横向上的有利区块。研究表明:在垂向上,认为吉尔嘎朗图凹陷赛汉塔拉组Ⅲ号煤、Ⅳ号煤和Ⅴ号煤是主要的含煤地层,煤岩含气性好,煤层累计厚度大,煤层物性总体上较好,富集条件好;在平面上,确定吉尔嘎朗图凹陷赛汉塔拉组Ⅲ号煤、Ⅳ号煤和Ⅴ号煤层的有利区块,有助于推进我国二连盆地低煤阶煤层气资源的勘探进程。

基于地震多属性分析的吉尔嘎朗图凹陷煤层气富集区预测

吉尔嘎朗图凹陷煤层厚度和含气性具有垂向变化大、横向变化快的特点,煤层气富集区预测成为生产难题。对于煤层预测,优选基于相控的地质统计学反演方法提高预测煤层厚度的精度;对于煤层含气性预测,由于单一属性预测含气性具有一定局限性,利用地震多属性融合技术提高煤层含气性预测精度,融合后的平面预测结果与实际钻井数据吻合率达91%。结合煤层厚度和煤层含气性2个重要评价指标,实现该区煤层气富集区的预测,认为工区东南部缓坡带为较好的煤层气富集区,为后续井位优化部署提供依据。